Οι ηλιακές λίμνες λειτουργούν απορροφώντας το φως του ήλιου και μετατρέποντάς το σε θερμότητα. Το νερό στη λίμνη θερμαίνεται από τις ακτίνες του ήλιου και η θερμότητα αποθηκεύεται στη συνέχεια στο νερό. Η θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας με την οδήγηση ενός στροβίλου ή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να θερμαίνει τα κτίρια ή να παρέχει ζεστό νερό.
Η αποτελεσματικότητα μιας ηλιακής λίμνης καθορίζεται από έναν αριθμό παραγόντων, συμπεριλαμβανομένου του μεγέθους της λίμνης, του βάθους του νερού, της ποσότητας του ηλιακού φωτός και του τύπου των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή της λίμνης. Οι ηλιακές λίμνες είναι συνήθως κατασκευασμένες με μαύρη επένδυση για να απορροφήσουν το φως του ήλιου και συχνά καλύπτονται με στρώμα γυαλιού ή πλαστικού για να μειώσουν την εξάτμιση και την απώλεια θερμότητας.
Οι ηλιακές λίμνες έχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι άλλων μορφών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως η αιολική ενέργεια και τα ηλιακά φωτοβολταϊκά κύτταρα. Οι ηλιακές λίμνες είναι σχετικά φθηνές για να χτίσουν και να διατηρήσουν και μπορούν να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα 24 ώρες την ημέρα, ακόμη και όταν ο ήλιος δεν λάμπει. Οι ηλιακές λίμνες είναι επίσης μια αξιόπιστη πηγή ενέργειας και δεν παράγουν ρύπανση.
Ωστόσο, οι ηλιακές λίμνες έχουν επίσης μερικά μειονεκτήματα. Απαιτούν μεγάλη ποσότητα γης και μπορεί να είναι δύσκολο να κατασκευαστούν σε περιοχές με υψηλούς ανέμους ή έντονες βροχοπτώσεις. Οι ηλιακές λίμνες μπορούν επίσης να αποτελέσουν πηγή ανάπτυξης φυκών, η οποία μπορεί να μειώσει την αποτελεσματικότητά τους.
Παρά τα μειονεκτήματα αυτά, οι ηλιακές λίμνες είναι μια πολλά υποσχόμενη μορφή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Είναι ένας οικονομικά αποδοτικός και αξιόπιστος τρόπος δημιουργίας ηλεκτρικής ενέργειας και δεν παράγουν ρύπανση. Οι ηλιακές λίμνες είναι πιθανό να διαδραματίσουν όλο και πιο σημαντικό ρόλο στο ενεργειακό μείγμα του κόσμου στο μέλλον.